3.3V供电的RS485接口远距离数据通信电路设计
在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中，通常使用串行通讯方式进行数据交换。最初的rs232接口，由于外 界应用环境等因素，经常因电气干扰而导致信号传输错误。除此之外，rs232接口只能实现点对点的通信方式，不具备联网功能，而且其最大传输距离仅有15 米，不能满足远距离通讯要求。rs485则解决了这些问题，数据信号采用差分传输方式，最大传输距离约为1219米，允许多个发送器连接到同一条总线上。考虑到节能、低功耗等原因，系统电压由传统的5v转为3.3v，因此3.3v供电的rs485接口应运而生。
rs-485标准概述
rs-485数据信号采用差分传输方式，收、发端通过平衡双绞线将a-a与b-b对应相连。当线路a高于线路b电平（va-vb》 +200mv）时，接收端输出为逻辑高电平（ro=1）；当线路a低于线路b电平（va-vb-200mv）时，接收端输出为逻辑低电平 （ro=0）。当驱动器的输入端逻辑电平为高（di=1）时，线路a电平高于线路b电平；当驱动器的输入端逻辑电平为低（di=0）时，线路a电平低于线路b电平。见图1。
rs-485接口采用差分方式传输信号，一般收发器能够承受的共模电压范围为-7v至+12v，一旦共模电压超出此范围，将会影响通信的可靠性，甚至损坏接口。由于每个系统都会有独立的地回路，在远距离通信条件下，系统间的地电位差vgpd将会很大。发送器的输出共模电压为voc，那么接收器输入端的共模电压vcm=voc+vgpd，rs-485标准规定voc小于等于3v，但vgpd的幅度可达十几伏甚至数十伏，并可能伴有强干扰信号，导致接收器的共模输入vcm超出正常范围，并在信号线上产生干扰电流。解决此类问题的方法是：
a、通过带隔离的dc-dc将系统电源和rs-485收发器的电源隔离，如图2所示；
图2：低压3.3v隔离电源方案图
b、通过光耦将信号隔离，减小共模电压的影响。
采用该方法时，总线收发器的信号线和电源线与本地信号的电源是相互隔离的。
光耦隔离电路
光耦往往是限制通信数据波特率的主要因素，对于低速传输，可采用ps250、til117等。在高速电路设计中，可以考虑采用6n137、6n136等高速 光耦，优化电路参数设计。光耦隔离示意图如图3所示。图3中，电阻r3、r4如果选取得较大，将会使光耦的发光管由截止进入饱和状态的速度变慢；如果选取 得过小，退出饱和将会变慢。不同型号的光耦及驱动电路，使得这两个电阻的数值略有差异，阻值的选取通常由实验来确定。
图3：光耦隔离示意图
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rs-485接口采用差分方式传输信号，一般收发器能够承受的共模电压范围为-7v至+12v，一旦共模电压超出此范围，将会影响通信的可靠性，甚至损坏接口。由于每个系统都会有独立的地回路，在远距离通信条件下，系统间的地电位差vgpd将会很大。发送器的输出共模电压为voc，那么接收器输入端的共模电压vcm=voc+vgpd，rs-485标准规定voc小于等于3v，但vgpd的幅度可达十几伏甚至数十伏，并可能伴有强干扰信号，导致接收器的共模输入vcm超出正常范围，并在信号线上产生干扰电流。解决此类问题的方法是：
a、通过带隔离的dc-dc将系统电源和rs-485收发器的电源隔离，如图2所示；
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b、通过光耦将信号隔离，减小共模电压的影响。
采用该方法时，总线收发器的信号线和电源线与本地信号的电源是相互隔离的。
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图3：光耦隔离示意图
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